A story to share together
廊下の地球テープとエルジエスのマグマ
カイセリの小学6年生、デフネとケレムは、学校の廊下に縮尺を合わせたテープを敷いて地球の層を再現します。地殻がいかに薄く、マントルがいかに厚くて硬いかを知った二人は、氷と温水の実験を通して、マグマがどこでできて、なぜ上昇するのかを自ら解き明かします。
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デフネの教室の窓からは、エルジエス山の堂々とした山頂が見えていました。理科の授業で地球の層について学んでいたとき、隣の席のケレムが休み時間にワクワクしながらある考えを口にしました。「ぼく、エルジエスの下には地球の中心まで真っすぐ続く火のパイプがあると思うんだ」とケレムは言いました。そんなパイプがどれほど長いか考えたこともなかったデフネは、不思議そうに眉をひそめました。翌朝、彼女は大きな紙のロールと巻き尺を抱えて登校してきました。
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デフネは、地球の半径が約6400キロメートルであることを知っていました。彼女は紙の上の1センチメートルが10キロメートルを表すことに決めました。そうすればテープの長さは640センチメートルになります。ケレムが廊下に紙を広げて巻き尺で長さを測り、デフネが絵の具で各層に色をつけていきました。マントルは290センチメートル、液体の外核は225センチメートル、固体の内核は122センチメートルになりました。
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大陸の下の地殻の厚さは約35キロメートルなので、テープの端にある地殻はわずか3.5センチメートルの細い線にすぎませんでした。ケレムがテープの端から中心まで歩くと、10歩以上もありました。そのあいだ、デフネは教室の発泡スチロールの地球儀を見つめました。火山を示す赤いピンの多くは、プレートがぶつかり合う割れ目の線に沿って並んでいました。しかもマントルはドロドロに溶けているのではなく、年に数センチメートル動くだけの硬い岩石です。「ケレムのパイプは、マントルの290センチメートル分もの硬い岩を通り抜けなきゃいけないのよ」とデフネは言いました。
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では、硬い岩はどうやってプレートの境目で溶けるのでしょうか？ 海洋プレートが別のプレートの下に沈み込むとき、海水も一緒に深いところへ運ばれると、デフネは本で読んだことがありました。もしかしたら水のおかげで、熱い岩がより低い温度で溶けるのかもしれません。本物のマントルの岩を教室に持ってくることはできないので、デフネはそれに見立てた実験を思いつきました。売店へ行き、同じ容器から取り出した2つの氷のキューブ、2枚の小皿、そしてひとつまみの塩をもらってきました。
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デフネは氷を2枚の皿にそれぞれ1個ずつのせ、左側の氷だけに塩をパラパラと振りかけました。この実験では、氷がマントルの岩を、塩が沈み込むプレートによって運ばれる水を表しています。10分後、塩をかけた氷のまわりには大きな水たまりができていましたが、もう片方の氷はほとんど乾いたままでした。「塩が氷の溶ける温度を下げたんだ！」とケレムは興奮して言いました。「水も同じように、熱い岩が溶ける温度を下げているに違いないよ」
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次の疑問は、マグマがなぜ何キロメートルもの岩を突き抜けて上へ昇っていくのか、ということでした。ケレムは大きなガラス瓶に室温の水を口いっぱいまで満たしました。デフネは小さなビンに冷蔵庫の冷たい水を入れ、赤い食紅をたらすと、口を開けたままのビンを糸でガラス瓶の底へと沈めました。赤い水は昇ってくるどころか、まるで絨毯のように底へと広がり、そこにとどまりました。「冷たい水は密度が大きいから、下に残るのね」とデフネは唇をとがらせました。
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デフネはビンを空にし、今度は水道のお湯を入れて食紅を2滴たらしました。ビンが底に着くやいなや、赤い柱が渦を巻いて立ちのぼり、水面に広がっていきました。温まった水は少し膨らむ、つまり同じ量の冷たい水よりも体積が大きくなります。そのため密度が小さくなって上へと昇るのです。マグマもまわりの硬い岩より密度が小さいため、ゆっくりと上へ向かってすり抜けていきます。
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テープの最初の20センチメートルは地表から深さ200キロメートルを表していましたが、細かなところを描くには小さすぎました。そこで二人は、その部分を大きな画用紙に拡大して描くことにしました。デフネは海洋プレートが大陸の下へ斜めに沈み込む様子を描きました。深さおよそ100キロメートルの、沈み込むプレートのすぐ上に赤いマグマのたまりを描き足しました。ケレムはそこから上へと伸びる割れ目とマグマだまりを描きました。
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デフネは、エルジエス山のような険しい山が一度の噴火でできたのではなく、何十万年ものあいだに積み重なった溶岩と火山灰の層によって成長したことを知っていました。画用紙の上に薄い灰色の粘土の層と赤い粘土の帯を交互に重ね、尖った円錐を作りました。ケレムは画用紙のもう一方の端に、2つの海洋プレートがゆっくりと離れていく海底を描き足しました。そこでは深いところから上がってきたマントルの岩が、上の圧力が減ることで一部溶け出していました。
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発表の日、クラスメイトたちは廊下のテープの細い地殻の線から歩き始め、中心にある金色の部分へと進みました。ひとりが地殻の上に指を2本置き、この層が指2本分の幅しかないのを見て驚いて笑いました。ケレムは赤いお湯の入ったビンをもう一度ガラス瓶の底へ沈めました。デフネはまず立ちのぼる赤い柱を指差しました。それから画用紙に描かれたマグマのたまりから、窓の外に輝くエルジエス山の堂々とした山頂へと、ゆっくり指を滑らせました。
